Генетические источники цикория корневого для селекции на устойчивость к корневым гнилям

УДК 635.54:631.524.86

Forcitations: Polyanina T.Yu., Smirnova I.V., Vyutnova O.M., Evseeva E.A., Ratnikova N.A., Novikova I.A. Genetic sources of resistance to root rots chicory. Vegetable crops of Russia. 2021;(3):84-88. (In Russ.)

Корневые гнили остаются серьезной глобальной угрозой продуктивности сельскохозяйственных культур. Они обычно вызываются более чем одним типом патогена и поэтому часто называются комплексом корневой гнили. Грибные и оомицетные виды являются преобладающими участниками комплекса,в то время как бактерии и вирусы, как известно, также вызывают корневую гниль [1].

Корневые гнили оказывают значительное влияние на мировое растениеводство [2]. В зависимости от причинного агента,восприимчивости хозяина и условий окружающей среды потери урожая могут варьировать от незначительно превышающих экономический порог до потери всего урожая [3-5]. Корневые гнили являются наиболее вредоносными болезнями и у цикория корневого. В неблагоприятные годы ими поражается до 40-50% корнеплодов, которые при приемке урожая на перерабатывающих предприятиях выбраковываются из зачетного веса и не оплачиваются.Таким образом,про-изводители корнеплодов теряют до 50% прибыли [6,7].

Поэтому в технологии получения корневого цико- рия защита корнеплодов от поражения корневыми гнилями является одной из насущных проблем. Включение генетической устойчивости в возделываемые культуры считается наиболее эффективным и устойчивым решением для борьбы с корневыми гнилями [1]. Формирование генетических коллекций овощных культур по хозяйственно ценным признакам имеет важнейшее значение для будущего развития селекционной науки. Исходный материал для селекции играет главную роль в создании новых сортов и гибридов, устойчивых к корневым гнилям {8,9,10,11].

Наиболее распространены поражения корнеплодов цикория различными патогенными видами грибов, вызывающими фомоз ( Phoma rostrupii Sacc.), серую гниль ( Botrytis cinerea (Р.)Fr.J), мокрую бактериальную гниль ( Erwinia carotovora (Jones) Holt.)

Серая гниль ( Botrytis cinerea (Р.) Fr.J) относится к подклассу Eumycetes из группы Ascomycetes, везде рассматривается в настоящее время как самостоятельный вид. Грибница Botrytis cinerea состоит из бесцветных серо-оливковых гиф. От этих гиф отходят конидиеносцы в несколько ярусов. Конидии сидят в виде гроздей овальной формы. Серая гниль, в отличие от белой гнили, не наблюдается в траншеях и хранилищах с температурой ниже 0 ° С. В лабораторных условиях развивается от 1 до 2,5 ° С. Температурный минимум серой гнили лежит ниже 2 ° С. Оптимум - от 22 до 25 ° С. Максимум - 33 ° С. Активное образование грибницы происходит на корнеплодах цикория при температуре от 15 до 20 ° С. При более низких температурах обильное

Рис. 1. Растение цикория корневого сорт Spicak c признаками поражения корнеплода фомозом (Phoma rostrupiiSacc.) Fig. 1. Plant of chicory cv. Spicak with signs of phoma rooting (Phoma rostrupiiSacc.)

Рис. 2. Цикорий корневой сорт Петровский c признаками поражения корнеплода мокрой бактериальной гнилью (Erwinia carotovora (Jones) Holt.)

Fig. 2. Chicorycv. Petrovskywith signs ofwetbacterial rot(Erwinia carotovora (Jones)Holt.)

образование грибницы и конидий идет замедленным темпом. Серая гниль относится к аэробным организмам [6,7].

Фомоз – возбудителем которого является гриб (Phoma rostrupii Sacc.), проявляется в нескольких формах: на всходах – корнеед, на листьях – зональная пятнистость, на стеблях – точечность, на корнеплодах – в виде гнили темно-коричневого цвета. Пораженная ткань корнеплодов сухая, нередко трухлявая, бурая. В больных тканях формируются полости, выстилаемые мицелием серо-белого цвета. Быстрому развитию инфекции благоприятствует высокая влажность и температурный режим 23_25 ' С.

Мокрую бактериальную гниль (рис.2) вызывают множественные виды бактерий,самыми опасными из них являются ( Erwinia carotovora (Jones) Holt.) На пораженном корнеплоде можно заметить мокнущие пятна бурого или черного цвета. Вскоре пятна появляются на всем корнеплоде.Он размягчается, его консистенция становится слизистой с неприятным запахом. Развитию заболевания способствуют высокая температура и влажность воздуха, а также избыточный фон азотных удобрений, внесенных в период роста [6,7].

Селекции цикория корневого в области повышения устойчивости к корневым гнилям уделяется недостаточное внимание.Работы в данном направлении в России ведутся только на Ростовской станции по цикорию.Важное место в решении этой проблемы занимает выведение новых сортов, устойчивых к основным заболеваниям и адаптированных к условиям возделывания в почвенно-климатических условиях зоны цикоросеяния.Для этого необходимо в первую очередь определить круг сортов-доноров признака устойчивости к корневым гнилям как в период вегетации культуры, так и во время длительного хранения.

Материал и методы исследования

В 2018-2020 годах были проведены исследования с целью оценки генисточников разного экологогеографического происхождения (в том числе на провокационном фоне) в условиях Нечерноземной зоны РФ и выделение из них доноров устойчивости к корневым гнилям. Исследования проводили на опытном поле Ростовской ОСЦ – филиале ФГБНУ ФНЦО.

Исходным материалом для исследований послужили 25 генисточников цикория корневого разного эколого-географического происхождения (Чехия, Югославия, Польша, Франция, Бельгия, Голландия, Канада, Венгрия, Германия, Австрия, Россия).

Размеры и схемы размещения делянок отвечали ОСТ 4671-78 «Этапы селекции овощных культур» [12], «Методики полевого опыта» [13], «Методики опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве» [14]. Коллекционный питомник закладывали согласно «Методическим указаниям по изучению и поддержанию мировой коллекции корнеплодов», рекомендованных ВИР [15].

Посевные качества семян определяли в соответствии с ГОСТ Р 52325-2005 [16].

Учетная площадь делянки составила 2,8 м2 (ширина 1,4 м, длина – 2,0 м) без повторений.

Поражение корнеплодов и степень поражения корневыми гнилями определяли во время уборки и после хранения визуально в соответствии с Методическими указаниями по изучению и поддержанию мировых коллекций корнеплодов [15].

Посев цикория проводили вручную на гребнях с междурядьями 70 см при норме высева 300 тыс. шт. всхожих семян на гектар.

В течение вегетации осуществляли две ручные прополки с прореживанием.

Корнеплоды хранили в овощехранилище, где поддерживается температурный режим 2…30 С, образцы помещали в полиэтиленовые пакеты, снабженные этикетками. При хранении корнеплодов цикория корневого рекомендуется поддерживать влажность на уровне 85-90%.

Искусственно зараженный фон, согласно Методическими указаниями по изучению и поддержанию мировых коллекций корнеплодов [15], проводили путем внесения остатков растений, зараженных всеми указанными выше видами возбудителей болезней, собранных в предыдущую осень. Корнеплоды сохранили в бурте под укрытием проветренного торфа.Весной размельчили,смешали с торфом и равномерно распределили по обрабатываемому участку. Учет повреждаемости корнеплодов проводили при уборке и зимнем хранении.

Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [13].

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты исследований за три года по среднему показателю представлены в таблице 1.

Исследования показали, что по поражаемости корнеплодов цикория корневыми гнилями генис-точники сильно отличались друг от друга. Так, на обычном фоне образцы Luxor и Харпачи вовсе не имели корнеплодов с признаками болезней,образ-цы Петровский, Sleszka, W ixor поражались слабо (менее 2%), в то время как Французский и Spicak были повреждены поражению сильно (20,4 и 21,7 %%, соответственно).

На провокационном фоне поражение корнеплодов корневыми гнилями увеличивалось.

Меньше всех страдали образцы Петровский (2,5% ), Sleszka (2,5% ), Rexor (3,0% ), Харпачи (3,5% ). Следует отметить, что образцы, сильно пораженные на обычном фоне,также сильно были подвержены заражению возбудителями корневой гнили и на провокационном фоне. В наибольшей

Таблица 1. Поражаемость корнеплодов цикория корневыми гнилями генисточников разного эколого-географического происхождения в условиях Нечерноземной зоны РФ Table 1. Infestation of chicory root of different ecological and geographical origin rot in the conditions of the Non-Chernozem zone of the Russian Federation

№ п/п	Наименование генисточника	Происхождение	Пораженность корневыми гнилями, %
			на агрофоне	на провокационном фоне	в процессе зимнего хранения
1	Sleszka	Чехия	1,2	2,5	5,9
2	Spicak	Чехия	21,7	42,5	0,0
3	Bilogorka OS-2	Югославия	6,6	17,0	6,3
4	Bilogorka OS-3	Югославия	11,8	23,0	17,8
5	Подлуга Куявска	Польша	14,1	32,5	17,2
6	Поляновицка	Польша	3,3	5,5	16,7
7	Французский	Франция	20,4	39,5	28,4
8	TidWog	Франция	8,2	22,0	18,3
9	Berguce	Франция	4,3	9,5	4,4
10	Cassel	Франция	5,1	7,0	0,0
11	Orchies	Франция	3,4	7,0	2,7
12	Albino	Бельгия	16,1	39,5	31,0
13	Novipa	Бельгия	8,3	20,0	11,2
14	Rexor	Голландия	2,5	3,0	1,2
15	Wixor	Голландия	1,7	8,0	13,6
16	Luxor	Голландия	0,0	0,0	0,0
17	Large Rooted	Канада	5,3	13,0	18,6
18	Харпачи	Венгрия	0,0	3,5	0,0
19	Магдебургский	Германия	10,7	31,0	17,4
20	Wonfblane	Голландия	15,7	45,5	38,1
21	Fredonia	Венгрия	11,0	25,0	30,0
22	Kaffeezichorie	Австрия	3,0	7,0	13,6
23	Dogarage	Австрия	4,0	9,0	7,1
24	Петровский	Россия	0,7	2,5	5,5
25	Ярославский	Россия	8,1	17,5	16,2
степени – Французский (39 ,5% ), Albino (39 ,5% ), Wonfblane (45,5%). После длительного зимнего хранения установлено, что образцы Харпачи, Spicak, Luxor сохранились полностью, в то время как у образцов Французский, Fredonia, Albino, Wonfblane процент корнеплодов,			пораженных гнилями, был значительным и составил 28,4; 30,0; 31,0 и 33,1% соответственно. Образцы Харпачи и Luxor проявили устойчивость к корневым гнилям как в период вегетации, так и во время хранения. Образец Французский являлся сильнопоражаемым. Spicak показал себя одним из

Таблица 2. Группировка генисточников корневого цикория по устойчивости к корневым гнилям в период вегетации на искусственном инфекционном фоне

Table 2. Grouping of genetic sources of root chicory by resistance to root rot during the growing season against an artificial infectious background

Группа по устойчивости к корневым гнилям

Генетические источник

Устойчивые (до 5%)

Среднеустойчивые (5-15%)

Восприимчивые (свыше 15%)

Sleszka, Петровский, Харпачи, Rexor, Luxor

Cassel, Orchies, Kaffeezichorie, Wixor Dogarage, Berguce, Large Rooted

Bilogorka OS-3, Ярославский, Novipa, TidWog, Bilogorka OS-2, Fredonia, Магдебургский, Подлуга Куявска, Albino, Французский, Wonfblane лидеров по заражению возбудителями корневых гнилей во время вегетации, однако после перезимовки (при отборе на хранение растений,не пораженных во время вегетации) сохранился на 100% . Это обусловлено тем,что данный сорт отличается сильной поражаемостью аэробными видами гнилей во время вегетации и устойчив к поражению анаэробными видами во время хранения.

Провокационный фон является наиболее информативным для оценки устойчивости цикория корневого к комплексу патогенов и позволяет четко выявить различия между образцами по этому признаку. Многолетние исследования цикория корневого на провокационном фоне на устойчивость к корневым гнилям позволило объединить сортообразцы в группы устойчивых, среднеустойчивых и восприимчивых.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что устойчивые к корневым гнилям образцы являются ценными генетическими источниками для вовлечения их в селекционный процесс. Среднеустойчивые также могут быть включены в селекционные программы, поскольку могут являться носителями ценных хозяйственных признаков, в составе их есть устойчивые биотипы. В дальнейшем эти популяции можно улучшить отбором в направлении повышения устойчивости. Восприимчивые исключаются из селекционного процесса.

Таким образом,как генисточники устойчивости к корневым гнилям в период вегетации нами выделены образцы: Харпачи, Sleszka, Wixor и Петровский, а после длительного хранения – Spicakj, Cassel, Luxor, Харпачи практически с нулевым значением пораженных корнеплодов. Указанные образцы обладают наследственными факторами устойчивости к указанным патогенам и поэтому являются донорами для дальнейшей селекционной работы по выведению новых сортов, устойчивых к негативному воздействию корневых гнилей. Кроме того, они отличаются высокими показателями товарности, урожайности и химико-технологичекими свойствами, что подтвердилось в результате многолетнего изучения в коллекционном питомнике в условиях Нечерноземной зоны РФ.

Об авторах:

Елена Александровна Евсеева – научный сотрудник

Наталья Алексеевна Ратникова – научный сотрудник

Ирина Александровна Новикова – научный сотрудник

Aboutthe authors:

Senior Researcher

Elena A. Evseeva – Researcher

Natalya A. Ratnikova – Researcher

Irina A. Novikova – Researcher

• • References

  • 1.    Williamson-Benavides B.A., Dhingra A. Understanding Root Rot Disease in Agricultural Crops. Horticulturae. 2021;(7):33.

• 2.    Kumari N., Katoch S. Wilt and Root Rot Complex of Important Pulse Crops: Their Detection and Integrated Management. In Management of Fungal Pathogens in Pulses. Springer: Berlin/Heidelberg, Germany. 2020. pp. 93–119.

• 3.    Erwin D.C., Ribeiro O.K. Phytophthora Diseases Worldwide. American Phytopathological Society (APS Press): St. Paul, MN, USA, 1996. ISBN 0890542120.

• 4.    Gaulin E., Jacquet C., Bottin A., Dumas B. Root rot disease of legumes caused by Aphanomyces euteiches. Mol. Plant Pathol. 2007;(8):539–548.

• 5.    Bodah E.T. Root rot diseases in plants: A review of common causal agents and management strategies. Agric. Res. Technol. J. 2017;(5):555661.

• 6.    Vilchik V.A. Chicory. Yaroslavl, V-v Book Publishing house. 1982. p.8-11. (In Russ.)

• 7.    Bykovsky Yu. A., Vyutnova O. M., Ratnikova N. A. Ad-Bion-2 against chicory root rot. Potatoes and vegetables. 2014;(12):14-15. (In Russ.)

• 8.    Banga O., de Bruyn Y., Snicets L. Selections and carrots for caroterecotent. Euphytica. 1955:(4):183-189.

• 9.    Buishand Y., Babelman W. Cenetical and plant breeding possibilities for inproving the guality of vegetables. Euphytica. 1979;(28):611-632.

• 10.    Grassman H., Schninzler W., Habbeger R. Evaluation of different coloured carrot cultivars on antioxidative capacity based on their carotenoid and phenolic contents. Int J Food Sci Nutr. 2007   Dec;58(8):603-611.

• 11.    Laferriere L., Babelman W. Inheritance of color, total carotenoids, alphacarotene and beta-carotene in carrots. Proc.Amer. Soc. Н. Sci. 1968;(1):408-418;

• 12.    OST 4671-78 Stages of vegetable crop selection. (In Russ.)

• 13.    Dospekhov B.A. Methodology of field experience. M., Agropromizdat, 1985. (In Russ.)

• 14.    Belik B.F. Methodology of experimental business in vegetable growing and melon growing. 2011. (In Russ.)

• 15.    Methodological guidelines VIR. 1989. (In Russ.)

• 16.    GOST R 52325-2005. (In Russ.)